虚拟轴可编程尾座在FANUC系统上的实现.pdf

口 虚撇轴可编穗尾瞳 在 F A N U C 系统上的实现 ■ 文 ／ 沈阳机床股份有限公司 张强 李燕赵巍 【 摘要】 阐述了虚拟尾座的系统硬件连接，说明 了零件的加工时间，而通过程序来控制尾座移动相对 了调试步骤，介绍了其工作原理及应用 普通的液压尾座而言，具有更好的灵活性，扩展性。 【 关键词】．1 虚拟轴P MC程序数控系统 如果给机床配上自动送料器等设备，该机床便实现了 全 自动化机 床。 I 吉 l 置 随着 自动化 的普及 近年数控机床得 到了广泛 的应 用，并在机 械加工行业 中获得 了认可。 为了更好的满 足 自动化 生产线 的发展 ，数控机床也需要 有更好的适 应性、 通用性和扩展性 。例 如 目前使用较 为广泛的液 压卡盘， 液压 尾座在实 际生产 中能很有效 的缩短装夹 和顶紧工件的时间，提高加工效率。而可编程尾座则 是在液压尾座的基础上进一步开发，对尾座的控制更 加合理和高效。本文以 F A N U C系统数控车床上配置 液压可编程尾座为例，对液压可编程尾座的实现进行 论述 以便其更广泛的得到市场应用 。 1 、 虚拟轴可编程尾座的工作原理 本 文所指 的可编程 尾 座是靠 液压 系统提 供动 力， 通过控制液压站进油和回油电磁阀带动油缸实现尾座 的前进和后退，以光栅尺作为反馈信号进行位置反馈， 来实现编程控制及进运动。与传统液压尾座相比较， 操作者在更换工件时需要手动推拉尾座到某个固定位 置通过液压推动尾座内部套筒来顶紧工件，在此延长 ．,5 4 第0 2 期 数控机床市场 2 、 虚拟轴可编程尾座的硬件连接 以普通的 F A N U C系统的数控车床为例，机床实 现 可编程尾座所 需要的硬件配置 ，液压系统、液压卡 盘 、液压尾座 、光栅尺及尾座零点开关。 见 图 1 图 1 3 虚拟轴可编程尾座控制的难点 虚拟 可 编程尾 座一般 选 用增量式 经济 型光 栅尺， 光栅尺精度要求相对较低 以满足实际加工即可。由于 是增量型光栅尺，因此机床在电源断开后重新再次上 电，尾座在系统中的位置只显示零，由于没有实体驱 动 ，无法与系统 实现真 正的通讯，尾座 不能在 系统 的 常规 回零 方式下 建立机械 坐标 系，因此在什 么方式下， 通过什 么样地方法来建 立尾座的坐标 系成 为该项 目的 主要攻破 的对象。 3 ． 1尾座返参考点时的系统状态 传统 的回零方法是按 下操 作面板 的回零键 将系统 当前状态切换到手动参考点返回方式，然后执行相应 轴参考点返 回动作，各个轴 在参考点返 回时通 过安装 在机床上 的回零减速开 关寻找电机编码器 的一转信号 来确定机床的零点位置，在安装手动返回参考点的减 速开关时，要确保满足 以下条件 LD 减速挡块 宽度 mm 或 i n c h 3 0 s 4 L。 一 一 快速移动速度 mm／ mi n或 i n c h ／ mi n T R快速移动时间常数 ms 伺服 时间常数 ms 返回参考点的 F L速度 mm／ mi n或 i n c h ／ mi n L D A 参考点和减速 极限开关释放位置 间的距离 L D A 一 电机 1 ／ 2转的移动量以上条件未考虑 限位开关的特性差别， 这一点在 安装 时也必须考虑 。 对 于虚拟尾座而 言， 由于 它不具 备伺服驱动器 ， 无法系统实现真正的通讯，因此无法在手动参考点返 回方 式进行 回零动 作。经 过可行 性论 证和 实际调试 ， 将尾座参考点返 回方式和系统的 自动状态定义在一 起， 当按下尾座返 零方式按键 之后 ，系统跳转到 自动 ■ 状态，再按下尾座返零执行按键之后，尾座执行回零 动作。 3 ． 2尾座返参考点的执行过程 正 常 的系 统轴 返参 考 点 时， 首先 当安装 在机 床 上的限位开关被压下时，使参考点减速信号变为 “ 0 ” 该轴移动速度减为0 后， 机床以固定的低速 F L 移动 参 数 N o ． 1 4 2 5为返 回参考 点 的 F L进给 速度 ，然 后 当 减速限位开关脱开后，减速信号再次变为 “ 1 ” ，机床 会 以固定 进给速度继续进给，直 到到达 第 1个栅格点 电子栅格点 ，并停止，最后确任当前的座标位置到 达到位宽度范围内后，参考点返回结束和参考点确立 信 号输 出为 “ 1 ” ，基本步骤的时序图如下所示。 作 为虚拟尾座在执行机 床返参考点动作 时， 当尾 座移动到限位开关的位置时，由限位开关发出信号给 系统， 系统 把此信号作为第 1个栅格点位 置，此时通 过 P MC程序调用程序 G5 0 C 0 后 F 6 0 ． 1变为 “ 1 ，， ， 机床 自动执行循环 启动后 F 6 0 ． 1变为 “ 0 ” ，程序运行 结束后系统执行坐标系偏移 ， 利用工件坐标系 G5 0将 该位置设 为尾座零点，返参考点动作完成。 为 了 安 全 起 见， 系 统 上 电后 出 现 可 编 辑 “ 尾 座 未 回 零 ” 报 警 作 为 提 示 信 息 ， 以 防 止 操 作 人 员 误 操 作 出 现 危 险， 此 外 最 好 将 被 调 用 的 程 序 号 设 为 9 0 0 0号 之 后 的 程 序 ， 然 后 更 改 参 数 N O． 3 2 0 2 4 、 5实现对该 程序进 行保护 ，禁止修 改 和 删 除防 止操 作人 员误 操 作 将程 序 改 写发 生事 故。 4 实现虚拟尾座控制的条件 1 虚拟尾座 上必须装有光栅尺等类似元 件。依 靠该 元件将 尾座 的行程 时时 的反 馈给 C N C与系统进 第0 2 期数控机床市场 5 5 口 行数据传递 ，根据 光栅尺的精度，将正确 的数值设 置 在参 数 N O． 2 0 8 4 ，N O． 2 0 8 5中，相 当于标准 伺服 轴 设定 的齿轮 比。 2 数 控系统 必须具 有光栅 尺接 lZ l 。该接 口用来 接 收 由虚拟尾座 光栅尺反 馈给 CN C的信号，并 将该 信号 转换成液压尾座 的实 际位置 反映在 系统的显示窗 13中。 3 数控 系统 P MC程序 语言必须 具有窗 口读功 能指令。通过该功能在编程的时候输入想要尾座移动 的距 离，P MC就会 通过读 窗 口功能 将程序 中要 移动 的距 离读入 P MC ，之后 与 当前坐标 进行 比较 控制尾 座前进或者后退，当到达预定 目标后停止移动。 5 、 虚拟轴的参数调试 将外部接线按 照系统硬件连接 图接好之后，检查 电源 电压无误之后， 接通电源， 导入编好 的 P MC程序， 按表 1设定系统参数后，系统断电重启，无报警后在 根据需要进行其他功能调试。 N O． 2 0 8 4 ， 2 0 8 5根据 光栅尺精度进行设置 表1虚拟轴参数设置 含义 参 数号 设 定值 总控制轴数 N0． 8 1 3 O 3 第 2辅助功 能的指令地址 N0． 3 4 6 0 0 各轴 的程序名称 由于 NO． 3 4 6 0 8 8 x 设定值为0 ，所以NO ． 1 0 2 0虚拟轴 N0． 1 0 2 0 9 0 Z 设定 6 7控制指令仍为 B 6 7 B 柔性进给齿轮分子 NO． 2 0 8 4 5 0 柔性进给齿轮分 目 NO． 2 0 8 5 1 使用分 离型位 置编码器 N0． 1 8 0 5 1 1 使用串行反馈虚设功能 NO． 2 0 0 9 0 1 使用第一台分离式检测器接口单元 N0． 1 9 0 5 6 1 使用第二辅助功能 NO ． 8 1 3 2 ≠ ≠ 2 1 外 部程序 号检索有效 NO． 6 3 0 0 4 1 6 结语 虚拟轴可编程尾座 的应 用不仅提 高了机床小批量 加工细长轴类零件的效率，还方便客户组建自动柔性 生产线。为那些对 自动化要 求较 高的企 业提供 了选择 空间，对于机床生产 制造商 而言，则是对数控系统资 源的充分利用，因此该功能具有很大的推广空间。 牝 5 6 第0 2 期数控机床市场 邀 稿 函 我们深信 ，当今的企业领导人 最关注的是市场，因此 ，作 为 在机床行业里唯一一本以市场为主题 的杂志 ， 数控机床市场将 为 企业领 导人 提 供 以下方 面的资讯 与服 务。 一 、中国机床市场的变化 市场总是充满 变化，因此，我们急切地想了解它会在哪里 产生 变化 会在什么时候发生 变化 机床行业是 国民经济的基础行 业 ，这一 方 面说 明 了机床 行业 的重要 性 ，但 同时也 说 明 了机 床 企业 必须具有极强的预见和应 变能力。因此，我们对每一刻的变化都 充 满 了警觉，比方说，国家出台了某项政策，会给我们机床行业带来 什 么影响 某个行业的生存状态，又会给我们的机床企业带来何种 变化 某个地 区的 区域经济特点，又会是怎样地带动我们的机床 企 业等等，这一切的变化 ，相信行业内外的专家们和企业界 的朋友 们有着深刻的感受和研 究，让我们一起来分享吧。 二、机床企业如何适应这个变化的市场 在不断 变化的市场 面前 ， 我们的企业，尤其是一大批具有老国 企特征的机床 企业 ，又该如何不断地改变我们的体制改 变我们的 运行机制改变我们的市场营销模 式和方式方法在这方 面，本杂 志 愿意 为朋友 们提 供一 个探 讨 的空间 ，一个 互 相借 鉴的 窗 口，一个 充满学习精神的企业沙龙。 三、机床产品研发与技术的发展如何紧跟并引领市场 机 床行 业 的产 品和 技 术 ， 毫无疑 问是 要 紧跟 用户行 业 的 发展 ， 也只有这样 ，其新产品和新技术才有真正的市场价值 。因此我们非 常欢迎以市场应用为基础的有关新产品与新技术的文章，同时，还 请原谅 ，我们将不太欢迎以评职称为主要 目的论文，虽然我们是 国 家级的刊物 ，可以对您的职称评定很有帮助，但是，我们是为机床 企业的市场服 务的 赵 才是我们的主要任务。 四、向市场推介高质量的产品 因为我们的读者 ， 很大一部分是在汽车制造、 航 空航天、 军工、 工程机械等领域 中，同时还有一批读者是机床经销商，因此，作为 连接制造 与应 用的一座 “ 桥梁” ，我们将向读者推荐机床行业里一 些优秀的产品，同时，我们还将收集机床用户们的意见向制造厂商 反馈，以便使机床企业更好地做好市场。 因为我们誓将为机床行业做 出一流的资讯服务，所以我们将重 点关注、收集与刊发上述 几类文章 ，期待着与您的合作。 再一次感谢您的关注，并祝读者朋友们身体健康 我们的联系方式 地址 北京永定 门外马家堡东路 7 1号立业大厦 1 6 0 8室 邮编 1 0 0 0 6 8 电话 0 1 0 5 1 1 6 5 3 2 2 e _ 7 - 信箱 s k j c s c v i p ． s J n a ． c o rn 网址 h t t p ／ ／ www． s k j c s c c o m